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2016产品创新数字化征文:易士企业研发平台云

2016/12/3    来源:e-works    作者:曹银锋      
关键字:云计算  CAD设计  CAE分析  
文章详细介绍了易士研发平台软件及其系统硬件结构,通过在企业内部集中部署图形工作站及应用服务器和三维设计和CAE分析等研发应用软件,实现研发人员在本地无需安装任何软件通过网络在浏览器里面访问企业研发平台。

1.引言

    起步于20世纪60年代的计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力,辅助设计师进行工程和产品的设计与分析,以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。经过了半个世纪的发展,计算机辅助设计技术CAD几乎影响到全部技术领域,成为工程领域不可或缺的一项技术。而云计算(Cloud Computing)则是近几年急剧升温的一个和网络相关的概念,那什么是云计算?至今未见统一的定义,归纳起来起码我们可以这样理解,云计算是一种基于网络提供软硬件资源服务的计算模式,因此由于网络的不同,“云”可分为基于因特网(internet)的公共云和基于企业组织内部网络(intranet)的私有云,目前社会上提及的大部分云都是基于internet的公共云。CAD设计由于涉及2D、3D图形显示和实时的交互式操作,而公共的internet网络由于很难保证稳定的网络而在实时交互体验方面会有欠缺,因此设计云一般以私有云为主。

    本文介绍的易士研发平台,主要是基于intranet网络的一种云计算模式,它通过在云端整合软硬件和模型数据等设计资源,实现用户在本地无需安装任何设计软件,即可随时随地通过网络访问研发平台,直接打开平台的应用软件、操作云端的数据模型实现在平台上进行CAD设计和CAE分析等研发工作。

2.传统研发模式

    当今计算机辅助设计技术已经广泛地被应用于工程设计领域,尤其是进入上世纪90代,随着CAD三维造型技术、参数化设计技术、变量化技术的成功应用,以及计算机硬件本身性能快速提高和价格的逐步平民化,计算机辅助应用已经完全融入了工程设计领域,成了不可或缺的一部分。虽然计算机辅助设计经过了这么多年的发展,但是设计的模式却未见显著变化,至今单机CAD设计模式仍然是CAD设计中的主要模式仍然停留在单机模式,具体如下图。

图1 单机设计模式

图1 单机设计模式

    在这种模式中每一个设计人员在本地配置图形工作站拥有和应用软件及模型相匹配的图形处理能力,并在这些图形工作站上安装诸如CATIA、NX、ABAQUS、ANSYS以及AutoCAD等研发应用软件。在这种单机模式中,所有图形处理和计算均在本地机器上完成,产生的模型数据一般也均存在本地,由各个研发工程师自己掌握管理。

    在这种以单机操作为主的传统设计模式中,由于软硬件资源分散配置、数据分散管理,随着人员规模的增加这种分散带来的问题便会逐渐显现,具体这里我们探讨如下:

    (1)高投入:在传统单机研发模式中,由于研发应用软件运行在本地图形工作站,图形处理和计算在本地,模型数据也存放在本地,因此需在本地为每一个设计人员配置具备一定图形处理能力的图形工作站,这就需要高性能的图卡、高性能的处理器和高性能的硬盘,导致硬件整体的投入高。特别是随着三维建模技术广泛应用,对于计算机硬件的要求越来越大,如果为每一个都配置这将是一笔不少的投入。

    (2)数据安全性:对于传统单机设计模式,由于研发数据在设计、审核等整个研发流程中都存放在研发人员本地机工作站,研发人员可以自由控制和管理,因此数据安全性低、无法保证数据安全。

    (3)管理复杂:IT管理人员需要管理和维护每一台设计人员的工作站、及其上的研发软件和数据,当CAD设计人员较多时,如何有效管理这些软硬件及其模型数据便是个相当棘手的问题,工作量大且不方便。

3.易士研发平台

    如前面介绍传统设计模式由于其资源分散,无论是设计应用软件、工作站硬件资源以及数据都是分散在个人机器上,从而带来了一系列的问题。而云计算恰恰是一种通过集中布置硬件资源配置应用软件对外提供服务的一种技术,这就为我们解决传统设计模式中的问题提供了一个很好的思路,易士研发平台便真是基于此构建的。

    3.1 易士研发平台基本思路

    易士研发平台的基本思路是软硬件均统一配置并部署在云端,用户只通过web页面实现访问并操作平台CAD设计软件和CAE分析软件,而设计及分析的所有模型和数据也均存放在平台上。此时应用软件运行在云端,依赖平台的图形处理能力,而在本地无需安装任何应用软件也无需复杂的图形处理能力,仅仅是低端的硬件配置如瘦客户机和一个web浏览器即可实现CAD设计和CAE分析。

图2 云研发模式

图2 云研发模式

    具体实现过程如图2,应用软件的逻辑计算和图形界面的显示是分开执行的,此时应用软件的计算和图形处理完全在云端工作站上完成,而将图形界面的更新信息进行压缩通过优化的网络协议传输到地端,进行解压并显示在用户界面上,同时将键盘和鼠标操作等控制信息传输回云端工作站里交给应用软件来处理。增量变化的图像数据优化后传输规模变小,就无需将整个模型送到地端客户机,也降低了对地端客户机的可视化资源的要求,地端图形操作的速度能够等同或接近图形服务器端的速度。由于一般情形下这种信息仅有1MB或者2MB,因此通常企业内部的网络都可以满足要求。

责任编辑:马倩
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